CN103912265B - 一种方位伽马测井仪的实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明的一种方位伽马测井仪的实验装置，包括实验钻铤、岩石模块，其中实验钻铤圆弧表面相隔180°开槽，伽马传感器、三轴加速度计和信号处理电路安置槽内，并由金属盖板封盖在钻铤上。实验钻铤的开槽为“V”型槽，在槽底设有金属屏蔽层，实验钻铤的一端连接多芯滑环，信号处理电路与多芯滑环建立电路连接，实验钻铤另一端连接传动轴，传动轴与旋转驱动机构连接；多芯滑环和传动轴分别通过轴座固定在一个平台上；岩石模块由多种不同放射性岩石块组成，岩石模块内筒壁与试验钻铤形成间隙旋转配合。本发明设计精巧，可以灵活的更换岩石模块及调整内孔尺寸，准确的标定方位伽马测井仪的测量精度及方位特性。

Description

一种方位伽马测井仪的实验装置

技术领域：

本发明涉及测井仪器实验装置领域，具体是一种方位伽马测井仪的实验装置。

背景技术：

方位伽马测井仪的测量原理是，两只伽马传感器安装在两个镶嵌有伽马射线金属屏蔽层的V形槽内，而每个伽马传感器只接收与其相对应的扇形区域内地层的伽马射线，因此不但能够在钻井过程中实时测量地层岩性，还能够分辨上下界面岩性特征，有效发现储层的上部盖层，捕捉进入储层的最佳时机。另外，由于三轴加速度传感器与伽马传感器安装在同一个测量短节内，因此在分辨上下界面岩性特征的同时，还能够实时测量该点的井斜及钻具旋转状态，有利于控制钻具穿行在油藏最佳位置，能够有效地实现地质导向。

常规的伽马测井仪刻度实验装置通常是由外壳、填充材料、井眼组成的，外壳是经过防腐处理的圆桶，井眼位于外壳内部中轴线上，填充材料是人工配制的均匀的放射性混凝土。然而由于填充材料是均匀的放射性物质，所以不能区分岩性和模拟不同的地层，从而无法开展方位伽马测井仪实验，并且体积庞大，不具有旋转测试的功能。

发明内容：

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种可以在旋转状态下实时测量放射性岩石模块岩性，还能够分辨岩性界面特征的方位伽马测井仪的实验装置。

为了解决上述问题，本发明的一种方位伽马测井仪的实验装置包括：实验钻铤、岩石模块。其中实验钻铤圆弧表面相隔180°开槽，伽马传感器、三轴加速度计和信号处理电路安置槽内，并由金属盖板封盖在钻铤上。其特征在于：实验钻铤的开槽为“V”型槽，在槽底设有金属屏蔽层，实验钻铤的一端连接多芯滑环，信号处理电路与多芯滑环建立电路连接，实验钻铤另一端连接传动轴，传动轴与旋转驱动机构连接；多芯滑环和传动轴分别通过轴座固定在一个平台上；岩石模块由多种不同放射性岩石块组成，岩石模块为筒状体，岩石模块内筒壁与试验钻铤形成间隙旋转配合。

岩石模块是一体结构的筒状体，或者是两块对合的筒状体。

上述方案还包括：

岩石模块由托架支撑于平台之上，平台上设有垂直于试验钻铤的直线导轨，托架底部设有与直线滑道滑动配合的滑块。

所述托架具有高度调节机构。

所述的旋转驱动机构包括如下的一种：电机与皮带、皮带轮配合，电机与齿轮或齿轮组配合，手柄或者手柄与齿轮组配合。

电机驱动中的电机为调速电机。

本发明的技术方案中，由钻铤、两个V型槽、金属屏蔽层以及金属盖板组成的方位伽马实验钻铤，用于模拟实际钻井工程中使用的钻铤对内置伽马传感器测量值的衰减作用；

采用调节内孔尺寸的高低放射性岩石块、固定岩石模块的框架结构以及可以滑动的导轨组成的岩石模块，用以模拟一到多个不同的地层；

多芯滑环连接器、传动轴、电机以及拖动皮带组成的旋转机构，带动钻铤以一定的转速旋转，用以模拟井下钻具的旋转。

本发明具有如下效果：

本发明设计精巧、体积小，整体采用无磁材料，并且使用传动皮带带动钻铤转动，避免了外界电磁场的干扰，而且可以灵活的更换岩石模块以及调整岩石模块内孔尺寸，准确的标定方位伽马测井仪的测量精度及方位特性，为该仪器提供准确的测量数据。除外，本发明还具有：1）实验钻铤上安装的两支伽马传感器在钻铤旋转一周内只分别接收来自高放射层或低放射层的自然伽马射线；2）采用高低放射性不同的岩石块模拟不同的地层，实验时通过导轨滑动将岩石块合并在一起，使得岩石块中心形成一个闭合可调整与实验钻铤间隙的圆筒，这时伽马的测量点与钻铤中心以及岩石块的中心基本重合，该闭合的岩石圆筒模拟实际地层的上下界面；3）为了避免了外界电磁场干扰，实验装置除电机外置于一平台上，平台上还设有用于微调岩石模块升降的支架以保持与旋转的实验钻铤在一条轴线上；4）电机转速可调，以模拟井下不同转速的钻具旋转。

附图说明：

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为图1的实验钻铤及岩石模块部分放大截面示意图；

图3为图2的截面示意图。

图中：1、实验钻铤，2、岩石模块，3、岩石模块托架，4、导轨，5、托架调节机构，6、滑环连接器，7、传动轴，8、传动皮带，9、电机，10、平台，11、V型槽（A）， 12、伽马传感器（A），13、金属盖板（A），14、金属屏蔽层(A)，15、V型槽（B）,16、伽马传感器(B )，17、金属盖板(B),18、金属屏蔽层(B),19、信号处理电路 ,20、三轴加速度传感器。

具体实施方式：

现结合附图1、2和3以及具体实施例对本发明作进一步描述。

如图1所示，本实验装置包括实验钻铤1、岩石模块2、电机拖动旋转机构组成。在实验钻铤1的两端分别连接有滑环连接器6和传动轴7，通过滑环连接器6对试验钻铤1上的伽马传感器（A）12、伽马传感器（B）16、三轴加速度传感器20以及信号处理电路19供电和信号传输。传动轴7通过传动皮带8连接至电机9带动整根实验钻铤进行转动。岩石模块2安装于托架3上，托架3上设置有岩石模块微调机构5，托架3下连接导轨4。由伽马传感器（A）12、伽马传感器（B）16、三轴加速度传感器20和信号处理电路19组成的方位伽马测井仪就安装在上述实验钻铤1上，并置于不同岩石模块形成内孔中进行旋转测试。整个装置设置在平台10上。

如图2所示，实验钻铤1的两端分别连接有滑环连接器6和传动轴7，实现电气连接和旋转测试功能。实验钻铤1本体1的任意一个侧面开一个V形槽（A）11，作为仪器的测量高边，在与其相对180°的另一个侧面开一个V形槽(B)15，作为仪器的测量低边。V形槽11和15的槽底表面镶嵌有金属屏蔽层14和18，在V形槽11内安装信号处理电路19和伽马传感器（A）12，在V形槽15内安装一个三轴加速度传感器20和伽马传感器（B）16，金属盖板13和17分别压在V形槽11和15外边缘，通过螺栓紧固在实验钻铤1上。伽马传感器（A）12和（B）16测量地层的自然伽马放射性强度，三轴加速度传感器20测量三个空间方向的重力加速度，其输出信号由信号处理电路19进行处理，同时得到测量点的地层岩性信息、实验钻铤旋转状态。

如图3所示，实验钻铤1外壁与岩石模块2形成的内孔应留有一定的间隙，防止实验钻铤旋转时敲击到岩石模块内孔表面，岩石模块2通过安装于岩石模块托架3上的岩石模块微调机构5调整岩石模块的高低，保证岩石模块内孔轴心与实验钻铤轴心保持一致，并且岩石模块可调整内孔与实验钻铤1外壁之间的间隙，用以标定方位伽马测井仪的探测深度。

上述的实验装置整体除电机外均使用无磁材料（例如铝合金）制成，实验钻铤1采用钻井施工使用的无磁钻铤材料，岩石模块2内孔壁由玻璃钢制成，托架3与微调机构（支架）5均用铝合金制成，这样能够很好的避免外部铁磁物质影响，能够保证方位伽马测井仪的测量准确性。

另外，本发明的岩石模块可采用一种或多种放射性的岩石块，用以模拟一种或多种不同的地层，形成多个扇区，实现方位伽马测井仪对多个地层的区分和探测能力。

综上所述，以上仅为本发明的较佳施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种方位伽马测井仪的实验装置，包括实验钻铤、岩石模块，其中实验钻铤圆弧表面相隔180°开槽，伽马传感器、三轴加速度计和信号处理电路安置槽内，并由金属盖板封盖在钻铤上，其特征在于：实验钻铤的开槽为“V”型槽，在槽底设有金属屏蔽层，实验钻铤的一端连接多芯滑环，信号处理电路与多芯滑环建立电路连接，实验钻铤另一端连接传动轴，传动轴与旋转驱动机构连接；多芯滑环和传动轴分别通过轴座固定在一个平台上；岩石模块由多种不同放射性岩石块组成，岩石模块为筒状体，岩石模块内筒壁与实验钻铤形成间隙旋转配合。

2. 如权利要求1 所述方位伽马测井仪的实验装置，其特征在于：岩石模块是一体结构的筒状体，或者是两块对合的筒状体。

3. 如权利要求2 所述方位伽马测井仪的实验装置，其特征在于：岩石模块由托架支撑于平台之上，平台上设有垂直于实验钻铤的直线导轨，托架底部设有与直线导轨滑动配合的滑块。

4. 如权利要求3 所述方位伽马测井仪的实验装置，其特征在于：所述托架具有高度调节机构。

5. 如权利要求1-4 任一所述方位伽马测井仪的实验装置，其特征在于所述的旋转驱动机构包括如下的一种：电机与皮带、皮带轮配合，电机与齿轮或齿轮组配合，手柄或者手柄与齿轮组配合。

6. 如权利要求5 所述方位伽马测井仪的实验装置，其特征在于：电机驱动中的电机为调速电机。